Química Orgánica 2 · Efectos de los sustituyentes y orientación
Formilación de Vilsmeier del furano en C2
Condiciones: DMF, POCl3; then aq. NaOAc
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 13 pasos escritos
El oxígeno de la DMF ataca al fósforo
El POCl3 activa la DMF: el oxígeno de la amida, el átomo más nucleofílico de la DMF, se une al fósforo y sale un cloruro. El furano todavía no participa; es un nucleófilo demasiado débil para reaccionar con la DMF misma.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno de la DMF ataca al fósforo electrofílico del POCl3.
- Se rompe un enlace P–Cl y sale el cloruro, de modo que el fósforo conserva cuatro enlaces con oxígeno y cloro.
El cloruro se adiciona al carbono activado
La amida O-fosforilada es un electrófilo muy bueno en su carbono. El cloruro se adiciona ahí y forma un aducto tetraédrico con un fosfato como grupo saliente.
Las flechas curvas
- Un par solitario del cloruro forma un enlace con el carbono unido al oxígeno positivo.
- El par π del C=O⁺ pasa al oxígeno y lo neutraliza.
Se forma el ion cloroiminio
El par solitario del nitrógeno expulsa el grupo diclorofosfato y se forma el ion cloroiminio (el reactivo de Vilsmeier), que es el verdadero electrófilo de la reacción.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma un enlace π C=N⁺.
- Se rompe el enlace C–O y el diclorofosfato sale con el par de electrones.
El C2 del furano ataca al carbono del cloroiminio
El furano reacciona en C2, junto al oxígeno: el par π C2=C3 se une al carbono del iminio. El ataque en C2 da un complejo σ con tres estructuras contribuyentes, una de ellas un ion oxonio; el ataque en C3 da solo dos, así que gana C2.
Las flechas curvas
- El par π C2=C3 del furano forma el nuevo enlace C–C con el carbono del iminio.
- El par π del C=N⁺ pasa al nitrógeno y queda una amina neutra.
El oxígeno del anillo soporta la carga
El catión en C3 se deslocaliza hacia C5 y luego hacia el oxígeno del anillo, lo que da una estructura de oxonio con octetos completos. Esa estructura contribuyente adicional explica por qué el furano, igual que el pirrol y el tiofeno, reacciona en C2.
Las flechas curvas
- El par π C4=C5 se desplaza hacia el catión y lleva la carga positiva a C5.
- Un par solitario del oxígeno del anillo forma un enlace π C=O⁺ con C5.
El diclorofosfato restablece la aromaticidad
El anión diclorofosfato quita el hidrógeno del C2 sp3. El par C–H vuelve a formar el sistema π del anillo y el oxígeno del anillo recupera su neutralidad.
Las flechas curvas
- Un par solitario de un oxígeno del diclorofosfato toma el hidrógeno de C2.
- El par del enlace C–H se convierte en el enlace π C2=C3.
- El par π C3=C4 se desplaza un enlace, a C4=C5.
- El par π C5=O⁺ regresa al oxígeno del anillo como par solitario.
Sale el cloruro y se forma un ion iminio
El par solitario del nitrógeno expulsa el cloruro de la α-cloroamina y se forma un ion iminio conjugado que persiste hasta el tratamiento (workup) acuoso.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno forma el enlace π C=N⁺.
- Se rompe el enlace C–Cl y sale el cloruro.
El agua se adiciona al carbono del iminio
Durante el tratamiento (workup) con acetato de sodio acuoso, el agua ataca al carbono del iminio. El par π del C=N⁺ pasa al nitrógeno y se forma un ion oxonio.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua ataca al carbono electrofílico del iminio.
- El par π del C=N⁺ pasa al nitrógeno, que queda como amina neutra.
El acetato quita un protón al ion oxonio
El acetato del tratamiento quita un protón del agua adicionada y se obtienen el hemiaminal neutro y ácido acético.
Las flechas curvas
- Un par solitario de un oxígeno del acetato toma un protón del oxígeno positivo.
- El par del enlace O–H se queda en el oxígeno, que pasa a ser neutro.
Se protona el nitrógeno de la amina
El ácido diclorofosfórico, el ácido más fuerte presente, protona el nitrógeno del grupo dimetilamino para que pueda salir como dimetilamina neutra y no como ion amiduro.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón ácido O–H del ácido diclorofosfórico.
- El par del enlace O–H se queda en el oxígeno como diclorofosfato.
El par solitario del oxígeno expulsa la dimetilamina
El par solitario del O–H empuja hacia el carbono y se rompe el enlace C–N, lo que libera dimetilamina y un aldehído protonado.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno forma el enlace π C=O⁺.
- El par del enlace C–N sale con el nitrógeno como dimetilamina neutra.
La dimetilamina quita el último protón
La dimetilamina, ahora la base más fuerte presente, quita el protón O–H del aldehído protonado y deja el furano-2-carbaldehído neutro.
Las flechas curvas
- El par solitario de la dimetilamina toma el protón del oxígeno carbonílico.
- El par del enlace O–H regresa al oxígeno y queda el C=O neutro.
furano-2-carbaldehído
Se forma furano-2-carbaldehído (furfural) junto con sales de dimetilamonio, cloruro y fosfato. El grupo formilo queda en C2 porque solo el ataque en C2 permite que el oxígeno del anillo soporte la carga.
Qué vas a practicar
Dibuja la formilación de Vilsmeier–Haack del furano en C2, desde la formación del cloroiminio hasta la hidrólisis que da furano-2-carbaldehído.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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